Prvky – zvláštní a podivuhodné

Organizace spojených národů vyhlásila rok 2019 Mezinárodním rokem periodické tabulky chemických prvků. Důvodem je připomenutí 150. výročí úsilí Dmitrije Mendělejeva o vytvoření periodické tabulky prvků.

Periodická tabulka chemických prvků je jedním z nejvýznamnějších vědeckých počinů, který vystihuje podstatu nejen chemie, ale i fyziky a biologie.

Organizace spojených národů pro výchovu, vědu a kulturu

Člověk znal a používal čisté formy prvků, jako je síra, po tisíce let, ale věda o izolaci a identifikaci prvků se skutečně rozběhla až v roce 1700. Jak vědci shromažďovali více informací, rozpoznávali ve vlastnostech prvků zákonitosti. Protože jsou to vědci, jejich další kroky směřovaly ke kategorizaci prvků a vytvoření určitého řádu – jak je podrobně popsáno v článku Vývoj periodické tabulky prvků.

Prvek je prvek je prvek

Prvek je látka, která se skládá z atomů se stejným atomovým číslem. Prvek železo se skládá pouze z atomů železa a atomy železa jsou všude stejné – atomy železa na Zemi jsou stejné jako atomy železa na Marsu.

Tato informace – a uspořádanost periodické tabulky – může způsobit, že se prvky zdají být poněkud předvídatelné a nudné, ale mnoho prvků má v sobě některé neobvyklé aspekty. Následuje jen několik podivných a úžasných faktů o prvcích.

Prvky v pevném stavu

Většina prvků je za standardních podmínek (pokojová teplota a tlak) v pevném stavu:

• Jod (I) je v pevném stavu, ale při zahřátí snadno sublimuje – přechází přímo do plynného stavu – a uvolňuje fialové páry.
• Gallium (Ga) se může změnit z pevného stavu na kapalný pouhým držením v ruce. Jeho teplota tání je 29,8 ℃. Průměrná teplota lidského těla je 37 ℃. Jeho bod varu je však poměrně vysoký – 2229 °C – díky čemuž je gallium užitečné ve vysokoteplotních teploměrech.
• Téměř všechny elementární kovy mají stříbrnou barvu. Jedinými dvěma výjimkami jsou zlato (Au) a měď (Cu).
• Nejvzácnějším přirozeně se vyskytujícím prvkem je astatin (At). V zemské kůře se ho nachází přibližně 28 g. Astatin dostal své jméno z řeckého slova astatos, což znamená nestabilní.
• Uhlík (C) reaguje s jinými prvky za vzniku 10 milionů různých sloučenin. Uhlík tvoří 20 % hmotnosti živých organismů.
• Prvky fermium (Fm) a einsteinium (Es) byly objeveny v důsledku prvního testu vodíkové bomby v roce 1952. Drony nesly filtrační papír, který odebíral vzorky z atmosféry, a tyto dva prvky byly nalezeny v úlomcích na papíře. Oba prvky jsou syntetické a radioaktivní a vznikají jen ve velmi, velmi malém množství. Oba prvky jsou také pojmenovány po slavných vědcích.
• Draslík (K) je tak reaktivní, že se sám o sobě v přírodě nevyskytuje. Čistý draslík se musí skladovat v oleji nebo petroleji, aby na vzduchu nereagoval.
• Dalším reaktivním prvkem je cesium (Cs). Na vzduchu se samovolně vznítí a s vodou reaguje výbušně. Obvykle se skladuje a přepravuje v minerálním oleji.
• Hořčík (Mg) je potřebný pro více než 300 biochemických reakcí v našem těle. Hořčíková kola – známější jako magnesiová kola – se používala v 60. letech 20. století. Byla lehká, takže byla ideální pro závodění. Nevýhodou bylo, že byla náchylná ke korozi a (nesprávně) považovaná za hořlavá. Závodní ráfky se nyní vyrábějí z hořčíkové slitiny.

Kapalné prvky

Existují pouze dva prvky, které se za standardních podmínek vyskytují v kapalné formě – rtuť a brom:

• Rtuť (Hg) rozpouští a/nebo způsobuje korozi mnoha kovů, a proto není obvykle povolena na palubách letadel.
• Brom (Br) je škodlivý pro atmosféru. Je zodpovědný až za polovinu úbytku ozonu nad Antarktidou. Lidé jsou zodpovědní za přibližně 30 % bromu v atmosféře.

Plynné prvky

Ze standardních podmínek existuje 11 plynných prvků:

• Helium (He) je druhým nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru, ale ve skutečnosti je na Zemi poměrně vzácný. Rychlost zvuku v héliu je přibližně třikrát vyšší než rychlost zvuku ve vzduchu. To způsobuje, že hlasy lidí jsou při dýchání helia vysoké a pisklavé.
• Vodík (H) je nejlehčí prvek a nejrozšířenější chemická látka ve vesmíru. Poskytl vztlak pro první spolehlivou formu letecké dopravy. Je také vysoce hořlavý, takže většina leteckých služeb využívajících vodík skončila koncem 30. let 20. století.
• Neon (Ne) si spojujeme s jasnými nápisy. Neon je zodpovědný za červenooranžové světlo, ale za vícebarevné „neonové“ nápisy může být ve skutečnosti zodpovědný jiný vzácný plyn zvaný krypton (Kr). Trubky jsou natřeny požadovanou barvou a bílý výboj kryptonu vytváří svítící efekt.

Prvky s neznámým stavem

Prvky v 7. periodě (řadě) od rutherfordia (Rf) po tennessin (Ts) mají tak krátkou dobu života, že je vědci nedokážou spolehlivě zařadit mezi pevné látky, kapaliny nebo plyny:

• Tennessin (Ts) byl oficiálně pojmenován v roce 2016. Vyrábí se uměle a jeho nejstabilnější izotop má poločas rozpadu přibližně 80 milisekund.

Dostatek prvků

Vážnější je obava, že světu hrozí nedostatek některých prvků kvůli omezeným zásobám a nedostatečné recyklaci. Některé prvky se nacházejí v oblastech, kde je kvůli konfliktům jejich těžba nebezpečná. evropská chemická společnost uvádí, že každý měsíc je v evropské unii vyřazeno nebo vyměněno přibližně 10 milionů chytrých telefonů. Na každý chytrý telefon je potřeba 30 prvků – to je značná část prvkových materiálů, které bychom měli recyklovat.

.